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KR101398848B1 - 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 - Google Patents

시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 Download PDF

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KR101398848B1 KR20130075146A KR20130075146A KR101398848B1 KR 101398848 B1 KR101398848 B1 KR 101398848B1 KR 20130075146 A KR20130075146 A KR 20130075146A KR 20130075146 A KR20130075146 A KR 20130075146A KR 101398848 B1 KR101398848 B1 KR 101398848B1
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Abstract

자원 재활용이 가능하며 초기 재령 및 장기 재령에서의 균열발생 억제기능이 우수하도록, 생석회(CaO) 30~40중량%, 무수석고(CaSO4) 30~40중량%, 미반응 석회석(CaCO3) 25~35중량% 등이 함유된 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50~95중량%와, 산화마그네슘(MgO) 40~50중량%, 황산마그네슘(MgSO4)40~50중량%, 무수석고(CaSO4) 5~15중량% 등이 함유된 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5~50중량%를 포함하는 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물를 제공한다.

Description

시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 {Inorganic Expending Admixture Composite for Cement Mortar}
본 발명은 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수미석을 이용한 탈황 부산물을 사용하므로 자원 재활용이 가능하며 초기 재령 및 장기 재령에서의 균열발생 억제기능이 우수한 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 아파트나 다세대주택 등의 공동주택을 건축하는 과정에서 시멘트 콘크리트로 이루어지는 바닥 슬라브 위에 단열층을 시공한 다음, 온수배관 및 마감몰탈을 시공하고 있다.
종래 마감몰탈의 경우 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0018441호, 특허공보 제10-0340291호 및 제10-0191354호 등에 공개되어 있는 바와 같이, 주로 칼슐설퍼알루미네이트계 팽창재를 사용하고 있으며, 생석회와 무수석고 등의 성분을 함유하는 팽창재 조성물을 사용하고 있다.
팽창재 조성물은 시멘트 몰탈의 길이변화율 등의 물리적인 특성을 개선하고 압축강도의 저하 및 균열을 방지하기 위하여 사용한다.
그런데 생석회의 경우 지하자원으로 매장량에 한계가 있으며, 장기적인 관점에서 이를 대체할 자원을 찾는 것이 바람직하다.
그리고 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0013852호에는 생석회를 대체하여 제지공정에서 발생하는 부산물을 태운 제지부산물 연소재와, 탈황공정 중에서 발생되는 부산물인 애시(ash), 열병합발전 과정에서 발생되는 부산물인 애시(ash)를 사용하는 기술이 공개되어 있다.
본 발명은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0013852호와 다른 방법으로 접근한 것으로, 수미석을 정유공장 배연 탈황 공정에 투입하여 발생하는 부산물을 사용하여 생석회와 칼슘설퍼알루미네이트(CSA)계 팽창재를 대체하는 것이 가능한 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물를 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물은 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50~95중량%와, 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5~50중량%를 포함하여 이루어진다.
상기에서 석회석(CaCO3)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 석회석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 생석회(CaO) 30~40중량%, 무수석고(CaSO4) 30~40중량%, 미반응 석회석(CaCO3) 25~35중량% 등이 함유된 상태로 존재한다.
상기 수미석(Mg(OH)2,CaO)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 수미석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 산화마그네슘(MgO) 40~50중량%, 황산마그네슘(MgSO4)40~50중량%, 무수석고(CaSO4) 5~15중량% 등이 함유된 상태로 존재한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 무기질계 팽창재 조성물을 이용한 시멘트 몰탈은 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물과 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물로 이루어지는 팽창재 조성물 1~10중량%, 시멘트 10~40중량%, 모래 30~80중량%, 플라이 애쉬 1~10중량%, 슬래그 미분말 1~10중량%, 증점제 0.01~1.0중량%, 실리카 흄 0.1~5.0중량%, 실리카 미분말 0.5~10.0중량%, 섬유보강재 0.01~1.0중량%를 포함하여 이루어진다.
상기 팽창재 조성물은 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50~95중량%와, 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5~50중량%의 비율로 혼합하여 이루어진다.
상기 팽창재 조성물은 시멘트의 일부 성분과 결합하여 에트링자이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)라는 침상 결정의 팽창물질을 생성시켜 균열발생을 방지하는 역할을 하며, 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물은 주로 초기 재령(1일, 3일, 7일 이내)의 팽창에 기여하고, 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물은 장기 재령(28일 이후)의 팽창에 기여한다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물에 의하면, 정유공장의 탈황공정에서 발생되는 산업 부산물을 사용하므로 자원의 재활용과 환경오염의 방지에 효과적이며, 환경친화적인 제품을 제공하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 및 이를 이용한 시멘트 몰탈에 의하면, 초기 재령에 유리한 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물과 장기 재령에 유리한 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물을 함께 사용하므로, 초기재령 및 장기재령에서 모두 균열 발생을 최소한을 억제하는 효과를 얻는 것이 가능하며, 건물의 바닥에 사용할 경우 균열에 대한 안정성을 확보하는 것이 가능하다.
또 본 발명의 실시예에 따른 무기질계 팽창재 조성물을 이용한 시멘트 몰탈에 의하면, 건물의 바닥에 사용한 경우 종래 생석회를 사용하는 것에 비하여 응결시간이 단축되어 시공시간을 단축시키는 것이 가능하고, 압축강도도 우수하고, 길이변화율(팽창·수축율)에 있어서도 재령이 경과되면서 수축율이 절반 정도로 감소하여 균열 발생의 길이도 감소시킬 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 및 이를 이용한 시멘트 몰탈의 바람직한 실시예를 설명하지만, 이는 예시적인 것이며, 본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하므로 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
[실시예 1]
수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5중량%와 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 95중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 실시예 1을 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 1의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
[실시예 2]
수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 15중량%와 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 85중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 실시예 2를 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 2의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
[실시예 3]
수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 25중량%와 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 75중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 실시예 3을 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 3의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
[실시예 4]
수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 35중량%와 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 65중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 실시예 4를 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 4의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
[실시예 5]
수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 50중량%와 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 실시예 5를 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 5의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
[비교예]
무수석고 45중량%, 생석회 45중량%, 칼슘설퍼알루미네이트계 광물 10중량%를 혼합하여 팽창재 조성물의 비교예를 제조하였다.
상기와 같이 제조한 비교예의 팽창재 조성물 4중량%, 시멘트 20중량%, 모래 68중량%, 플라이 애쉬 3중량%, 슬래그 미분말 1중량%, 증점재 0.5중량%, 실리카 흄 1중량%, 실리카 미분말 2중량%, 섬유보강재 0.5중량%를 혼합한 다음, 물을 첨가하여 시멘트 몰탈을 제조하였다.
상기와 같이 제조한 실시예 1 내지 5 및 비교예의 시멘트 몰탈을 사용하여 한국공업규격 KS F 2436, KS L ISO 679, KS F 2424의 시험방법에 따라 각각 응결시간, 압축강도, 길이변화율을 측정한 다음, 다음의 표 1에 그 결과를 나타낸다. 여기에서 길이변화율은 공시체 치수가 4×4×16 cm인 몰드를 이용하여 측정한 것으로, 양생방법을 항온항습실 양생(온도:19∼21℃, 습도:55∼65%)으로 실시한 데이터이다.

구분		 응결시간(시:분) 압축강도(MPa) 길이변화율(%)
초결 종결 3일 7일 28일 3일 7일 28일
실시예 1 4:15 7:25 10 14 21 +0.0181 -0.021 -0.035
실시예 2 4:10 7:20 11 15 22 +0.1322 -0.025 -0.030
실시예 3 4:05 7:10 12 16 23 +0.1533 -0.029 -0.028
실시예 4 4:00 7:00 13 17 24 +0.2011 -0.032 -0.026
실시예 5 3:55 6:50 14 18 25 +0.2251 -0.035 -0.024
비교예 4:25 7:40 11 15 23 +0.2375 -0.055 -0.074
상기한 표 1로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무기질계 팽창재 조성물을 시멘트 몰탈이 생석회를 사용하는 비교예와 대비하여 길이변화율이 초기재령(3일, 7일) 및 장기재령(28일)에서 크게 억제되어 균열 발생 길이를 획기적으로 줄일 수 있는 우수한 품질을 보임을 알 수 있다.
그리고 응결시간과 압축강도의 경우에도 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물의 함유량이 많아질수록 더 향상됨을 알 수 있다.
그러나 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물의 함유량이 50중량%를 초과하는 비율로 혼합될 경우에는 마그네슘(Mg)에 의한 반응의 활성화를 제어하기가 어려워 원하는 특성값을 확보하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 및 이를 이용한 시멘트 몰탈의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 명세서의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50~95중량%와, 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5~50중량%를 포함하는 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 석회석(CaCO3)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 석회석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 생석회(CaO) 30~40중량%, 무수석고(CaSO4) 30~40중량%, 미반응 석회석(CaCO3) 25~35중량%이 함유된 상태로 사용되고,
    상기 수미석(Mg(OH)2,CaO)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 수미석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 산화마그네슘(MgO) 40~50중량%, 황산마그네슘(MgSO4)40~50중량%, 무수석고(CaSO4) 5~15중량%이 함유된 상태로 사용되는 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물.
  3. 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물과 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물로 이루어지는 팽창재 조성물 1~10중량%, 시멘트 10~40중량%, 모래 30~80중량%, 플라이 애쉬 1~10중량%, 슬래그 미분말 1~10중량%, 증점제 0.01~1.0중량%, 실리카 흄 0.1~5.0중량%, 실리카 미분말 0.5~10.0중량%, 섬유보강재 0.01~1.0중량%를 포함하는 무기질계 팽창재 조성물을 이용한 시멘트 몰탈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 팽창재 조성물은 석회석을 이용한 배연 탈황 부산물 50~95중량%와, 수미석을 이용한 배연 탈황 부산물 5~50중량%의 비율로 혼합하여 사용하는 무기질계 팽창재 조성물을 이용한 시멘트 몰탈.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 석회석(CaCO3)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 석회석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 생석회(CaO) 30~40중량%, 무수석고(CaSO4) 30~40중량%, 미반응 석회석(CaCO3) 25~35중량%이 함유된 상태로 사용되고,
    상기 수미석(Mg(OH)2,CaO)을 이용한 배연 탈황 부산물은 정유공장에서 배연 탈황 매개물로 수미석을 사용하여 배연 탈황 후에 발생되는 산업부산물로서, 산화마그네슘(MgO) 40~50중량%, 황산마그네슘(MgSO4)40~50중량%, 무수석고(CaSO4) 5~15중량%이 함유된 상태로 사용되는 무기질계 팽창재 조성물을 이용한 시멘트 몰탈.
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